Lo stetoscopio diventa «smart». Adesso aiuta a fare la diagnosi
Articolo del 19 Gennaio 2021
Negli Stati Uniti è stato messo a punto un dispositivo innovativo che può indicare la probabile presenza di una polmonite attraverso un algoritmo di Intelligenza artificiale.
Dopo due secoli di onorato servizio, lo stetoscopio sembra ben lungi dall’andare in pensione ma la sua storia è a una nuova svolta. Evoluzione della specie: il prototipo di questo strumento diagnostico, inventato nel 1816 dal medico francese Rène Laennec, consisteva in un semplice tubo di carta arrotolata. Poi venne perfezionato, tramite l’utilizzo di un cilindro di legno. Nel 1851 Arthur Leared inventò lo stetoscopio biauricolare, che però era di piombo. Un anno dopo George Camman sostituì il metallo con tubi di gomma, creando di fatto il «papà» del moderno apparecchio. L’ultima, sostanziale, modifica porta la firma di David Littmann, della Harvard Medical School, che nel 1960 realizzò un nuovo stetoscopio, più leggero e con un’acustica migliorata. In tempi recenti lo stetoscopio è diventato elettronico (con la possibilità di eliminare il rumore ambientale) e ora sta spiccando il volo nell’universo digitale.
Dare una risposta all’epidemia di polmonite tra i bimbi
La versione «smart» dello strumento nasce dal tentativo di dare una risposta a un problema di salute globale: come diagnosticare la polmonite pediatrica nei Paesi in via di sviluppo. Le infezioni correlate alla polmonite uccidono quasi 1 milione di bambini ogni anno in tutto il mondo e nell’Africa subsahariana sono la principale causa di morte in quelli sotto i 5 anni. Ma meno del 5% di chi vive in queste aree ha accesso a un semplice esame come la radiografia del torace, considerato il gold standard nella diagnosi di polmonite. L’auscultazione dei polmoni diventa quindi fondamentale. Le stesse linee guida elaborate sul trattamento della patologia in queste aree dall’Organizzazione mondiale della sanità riducono al minimo la dipendenza da qualsiasi strumento tecnologico e si basano invece esclusivamente su sintomi osservati come respiro affannoso (dispnea), tosse e movimento del torace. Ma negli ambulatori dei Paesi più poveri spesso i sanitari si trovano a combattere il rumore di fondo di bambini che piangono, motorette che passano e mercati vicini. Ciò rende l’ascolto dei suoni polmonari una vera sfida.
La sfida partita nel 2008 con lo studio Perch
Nel 2011 un team di medici e ricercatori guidati dal professor James E. West (un pioniere nel campo dell’ingegneria del suono) della Johns Hopkins University di Baltimora, negli Usa, si è o chiesto come riuscire a migliorare la diagnosi di polmonite dal punto di vista dei suoni. «La nostra missione è nata da un ambizioso studio globale sulla polmonite iniziato nel 2008, con il finanziamento della Gates Foundation. Lo studio Perch ( Pneumonia Etiology Research for Child Health ) ha esplorato le cause della polmonite pediatrica in diversi paesi in Africa, Asia e Sud America», spiegano West e la professoressa Mounya Elhilali, associata di ingegneria elettrica e informatica, che insieme a Dimitra Emmanouilidou, allora dottoranda nella stessa università e oggi ricercatrice di Microsoft, hanno messo a punto lo stetoscopio intelligente. «Abbiamo inventato un dispositivo che utilizza la tecnologia di rilevamento digitale per l’acquisizione del suono, l’acustica attiva per la cancellazione del rumore e l’Intelligenza artificiale (Ia) per aiutare gli operatori sanitari a effettuare diagnosi accurate di polmonite».
L’algoritmo ha «imparato» da 2mila registrazioni
I ricercatori di Baltimora hanno sviluppato l’algoritmo di Ia selezionando circa 2 mila registrazioni di bambini che respiravano effettuate in ambulatori medici in Africa e Asia. «Quando abbiamo testato l’applicazione abbiamo scoperto che poteva distinguere automaticamente le persone sane da quelle con polmonite con una precisione dell’87% , superando di gran lunga altri metodi di diagnosi automatica» raccontano. Come funziona Una volta appoggiato al torace del paziente, lo stetoscopio capta i suoni dei polmoni e li converte in segnali elettrici. Dopo aver elaborato i suoni polmonari, l’applicazione di Intelligenza artificiale cerca segni rivelatori di polmonite, inclusi sibili o crepitio. Un display a led integrato fornisce poi una diagnosi consigliata. L’applicazione è inoltre in grado di eliminare il suono del battito cardiaco, per fornire il segnale puro e inalterato dai polmoni. Non solo. Gli ingegneri hanno sostituito il classico tubo di gomma dello stetoscopio con un cavo elettrico e un microfono esterno, che raccoglie il rumore esterno. Poi l’app lo seleziona e lo annulla.
Test sul campo
Gli operatori sanitari stanno sperimentando il dispositivo in Perù, Bangladesh e Malawi, così come i medici statunitensi al Pronto soccorso pediatrico della Johns Hopkins. «Questi studi valutano il funzionamento dello stetoscopio digitale in ambienti rumorosi e l’accuretezza delle sue diagnosi di polmonite in una popolazione diversificata di pazienti, convalidandole con quelle effettuate tramite radiografie del torace e valutazioni di pneumologi esperti», aggiungono West e Elhilali. Dal progetto è anche nata una start up e dopo l’approvazione dello strumento da parte della Food and drug administration i primi modelli commerciali sono in vendita dal 2019. Uno strumento utilizzabile anche alle nostre latitudini? «Sembra difficile ipotizzarlo — dice Sergio Harari pneumologo all’Ospedale San Giuseppe MultiMedica di Milano —. Nei Paesi occidentali – dove appunto è possibile avere accesso all’ecografia, alla Rx del torace e ad altre indagini – bisognerebbe studiare il target delle patologie per le quali potrebbe essere utile. Penso ad esempio alla fibrosi polmonare idiopatica caratterizzata da un suono molto tipico, i crepitii a velcro distaccato. Nei Paesi meno sviluppati, invece, credo che lo stetoscopio digitale possa davvero dare un supporto diagnostico importante».
Fonte: Corriere della Sera
